依枯草菌素识别、结合抗真菌作用靶点的关键结构及其作用机制

批准号:
31701722
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
23.0 万元
负责人:
蒋春美
依托单位:
学科分类:
C2008.食品质量与安全检测
结题年份:
2020
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
高永光、朱静、李俊俊、雷淑珍、李艳
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中文摘要
依枯草菌素是由氨基酸和脂肪酸组成的环状脂肽,能够抑制多种产毒真菌的生长和产毒,在食品防腐保鲜方面应用前景广阔。但因其结构复杂,大规模合成和生产困难。申请人前期研究发现,依枯草菌素的抗真菌活性与氨基酸和脂肪酸结构组成密切相关,但决定其抗真菌活性的关键结构及其作用机制尚不清楚。阐明依枯草菌素抗真菌活性的关键结构与作用机制是指导其合成和生产的重要前提。为此,本项目将以脂肪酸和肽环结构不同的依枯草菌素A(IA)为材料,(1)研究不同结构IA的抗真菌活性,明确决定IA抗真菌作用的关键结构;(2)分析关键结构与抗真菌作用靶点(麦角固醇或磷脂)在体外和真菌细胞内的结合能力,揭示关键结构识别、结合靶点的分子机制;(3)明确关键结构结合靶点后的抗真菌作用途径与机制;最终阐明依枯草菌素识别、结合靶点的关键结构及其分子作用机制。研究将为简化和调控依枯草菌素的合成提供理论依据,同时为开发新型抗真菌剂提供借鉴。
英文摘要
Iturins is a kind of cyclic lipopeptides composed of amino acids and fatty acids. They have high inhibitory effect on the growth and mycotoxin production of a variety of toxin-producing fungi, and show vast application prospect in food preservation and antisepsis. Because of the complex structure, the large-scale synthesis and production of iturins are difficult. Our previous study showed that the antifungal activity of iturins was associate with the amino acids and fatty acids composition, but their key antifungal activity structure and mechanism of action are unclear. It is an important prerequisite to confirm the key antifungal activity structure and its mechanism for guiding the synthesis and production of iturins. This project uses iturin A with different fatty acids and peptide structures (all of above shorten for IA) as materials, firstly, according to the antifungal activity of IA, identify the key antifungal structure of IA. Secondly, through analysis of the combination effect between the key structure and the antifungal targets of ergosterol and phospholipids in vitro and fungal cells, reveal the molecular mechanism of the key structures for recognizing and combing the targets. Thirdly, confirm the antifungal effect and mechanism of the key structure after combination with targets. And finally, clarify the key structure of iturins for recognition and combination with the targets and its molecular mechanism. This study will provide theoretical basis for simplifying and regulating the synthesis of iturins and moreover serve as a reference for the development of new antifungal agents.
霉菌及其代谢合成的真菌毒素是危害食品安全和人类健康,阻碍我国农业经济发展的重要因素。开发安全、高效、广谱的抗真菌药物,特别是抑制产毒真菌生长与产毒的生物制剂对解决我国农产品与食品安全和保障农业经济具有十分重要的实际意义。依枯草菌素(Iturins)是目前最有发展潜力的脂肽类生物抗真菌剂,能够同时抑制多种产毒真菌的生长和产毒,但其抗真菌作用的关键结构及其作用机制尚不清楚。基于前期研究,我们通过合成具有不同结构的依枯草菌素A(iturin A)类似物,对比它们的抗真菌活性,确定iturin A抗真菌的关键结构,对关键结构在真菌细胞内识别和结合抗真菌作用及其途径进行解析。主要结果如下:对不同结构的iturin A类似物进行了合成和纯化,确定了iturin A的抗真菌关键结构需要肽环和脂肪酸链的共同参与,且二者结构需直接相连;对酿酒酵母中麦角固醇合成途径中的关键基因进行敲除和过表达,对比iturin A对麦角固醇合成突变体和过表达菌体的抑菌活性,同时,以抗真菌靶点为麦角固醇的两性霉素B作为阳性药物对照,确定iturin A的抗真菌作用靶点不是麦角固醇。离子通道抑制剂实验发现,钾离子通道影响iturin A的抗真菌活性,因此,推断iturin A在真菌细胞的抗真菌作用靶点和途径可能和钾离子通道有关。进一步利用转录组技术,分析iturin A抗真菌的作用途径和机制,阐明了依枯草菌素A通过影响霉菌的细胞膜和细胞壁组成,降低细胞运输能力,影响细胞能量、氧化还原和渗透压等多个途径起到抗真菌作用。项目研究明确了麦角固醇不是iturin A在真菌细胞内的结合靶点,而可能与钾离子通道有关,研究结果为新发现,为补充和完善Iturins的抗真菌机制具有重要意义,同时可为简化和调控Iturins的合成以及开发新型抗真菌剂提供理论依据。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.1128/AEM.01026-19
发表时间:2019
期刊:Applied and Environmental Microbiology
影响因子:--
作者:Jiang Chunmei;Guo Dan;Li Zhenzhu;Lei Shuzhen;Shi Junling;Shao Dongyan
通讯作者:Shao Dongyan
Raising the production of phloretin by alleviation of by-product of chalcone synthase in the engineered yeast
通过减少工程酵母中查尔酮合酶的副产物来提高根皮素的产量。
DOI:10.1007/s11427-019-1634-8
发表时间:2020-04-27
期刊:SCIENCE CHINA-LIFE SCIENCES
影响因子:9.1
作者:Jiang, Chunmei;Liu, Xiaonan;Wang, Wen
通讯作者:Wang, Wen
Synthesis of silver nanoparticles and its contribution to the capability of Bacillus subtilis to deal with polluted waters
纳米银的合成及其对枯草芽孢杆菌处理污染水体能力的贡献
DOI:10.1007/s00253-019-09880-2
发表时间:2019-05
期刊:Applied Microbiology and Biotechnology
影响因子:5
作者:Zhao Xixi;Yan Lu;Xu Xiaoguang;Zhao Haobin;Lu Yao;Wang Yan;Jiang Chunmei;Shao Dongyan;Zhu Jing;Shi Junling
通讯作者:Shi Junling
DOI:10.1007/s00253-019-09713-2
发表时间:2019
期刊:Applied Microbiology and Biotechnology
影响因子:--
作者:Yan Lu;Zhu Jing;Zhao Xixi;Shi Junling;Jiang Chunmei;Shao Dongyan
通讯作者:Shao Dongyan
Fungal Spores Promote the Glycerol Production of Saccharomyces cerevisiae by Upregulating the Oxidative Balance Pathway
真菌孢子通过上调氧化平衡途径促进酿酒酵母的甘油生产
DOI:10.1021/acs.jafc.8b00205
发表时间:2018-03-28
期刊:JOURNAL OF AGRICULTURAL AND FOOD CHEMISTRY
影响因子:6.1
作者:Jiang, Chunmei;Chen, Xianqing;Shi, Junling
通讯作者:Shi, Junling
电压门控钾离子通道介导依枯草菌素A的抗真菌分子机制
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:58万元
- 批准年份:2020
- 负责人:蒋春美
- 依托单位:
国内基金
海外基金
